[發明專利]基于雙饋風機端口阻抗特性的次同步振蕩抑制方法及裝置

有效

• 申請號: 202110484751.5
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113193574B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 吳思成;孫海順;黃碧月;韓應生;毛俞杰;朱廷猛;王東澤;王靖然;丁然;徐海翔;王若陽
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;國網冀北電力有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38;H02J3/18;H02P9/00;H02P101/15
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 徐美琳

本發明公開基于雙饋風機端口阻抗特性的次同步振蕩抑制方法及裝置，屬于電氣工程技術領域。包括：根據風機狀態空間模型的參與因子分析，建立雙饋風機的簡化數學模型；結合風機簡化模型以及實際控制參數建立雙饋風機的端口阻抗表達式模型；基于該表達式中各因式之間的幅值和相位關系，得到雙饋風機轉子側變流器新增控制支路的增益系數。本發明只需要調整雙饋風機轉子側變流器新增支路的增益系數即可對風機端口阻抗的相位大小進行較好地調節。利用該新增支路，可有效地減小風機與輸電網絡的相角差，進而抑制系統的次同步振蕩。該控制方法相較于傳統的虛擬電阻法具有更好的抑制效果。

技術領域

本發明屬于電氣工程技術領域，更具體地，涉及基于雙饋風機端口阻抗特性的次同步振蕩抑制方法及裝置。

背景技術

風力發電具有可再生、低污染等優點，成為了現代電力產業中不可替代的一部分。大規模風電場站主要分布于偏遠地區，為解決遠距離輸電的難題，固定串補被廣泛用于輸電網絡中。然而，固定串補的引入會給系統帶來次同步振蕩(Subsynchronousoscillation，SSO)的風險。目前，國內外均已報道過多起次同步振蕩事件。美國德州雙饋風場曾在2009年發生次同步振蕩事故，事故導致大量風機脫網，部分設備被損壞。在2012年至2014年期間，我國沽源地區的風場也曾發生過多起次同步振蕩事故。

現有技術中，抑制雙饋風機經串補輸電線路并網系統次同步振蕩的方法共分為兩類：其中一類是借助柔性交流輸電(FACTS)裝備抑制SSO；另一類則是通過改變風機內部的控制方式抑制SSO。

在利用FACTS裝備抑制SSO中：可控串補(TCSC)在次同步頻率段具有正電阻效應，將線路的部分固定串補由可控串補替代可對次同步振蕩具有一定的抑制效果；靜止同步補償器(STATCOM)能改變系統的無功分布，同時也可在STATCOM中添加阻尼控制抑制SSO。但是，添加FACTS裝備會增加電力系統額外的建設成本，給實際系統的運營帶來負擔。

在改變風機內部的控制方式抑制SSO中：已有發明通過借鑒傳統火電機組的附加阻尼控制(supplementary sub-synchronous damping controller，SSDC)，設計出應用于雙饋風機的次同步振蕩抑制策略。SSDC通過對輸入的轉速信號進行濾波、移相、放大處理，產生附加轉矩以抑制SSO。然而，SSDC中的移相環節參數需基于某種特定工況設計，當工況發生改變時，移相參數需要重新整定計算，這給風場的實際運行帶來了巨大難度。虛擬電阻法通過在轉子側變流器控制(RSC)中添加新的支路抑制風機SSO，由于支路中不含移相環節，克服了原有SSDC在實際運行中操作復雜的問題。但虛擬電阻法抑制能力有限，當系統阻尼較弱時，單一虛擬電阻法可能無法完全抑制次同步振蕩。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于雙饋風機端口阻抗特性的次同步振蕩抑制方法及裝置，旨在在現有抑制技術的基礎上進一步提高系統的阻尼，增強系統的穩定性，抑制風機次同步振蕩。

為實現上述目的，本發明一方面提供了一種基于雙饋風機端口阻抗特性的次同步振蕩抑制方法，包括：

(1)采集雙饋風機轉子電流的dq軸分量，經過隔離直流電流后得到次同步電流分量；

(2)對次同步電流分量引入雙饋風機轉子側變流器新增控制支路，基于雙饋風機端口阻抗特性得到雙饋風機轉子側變流器新增控制支路的增益系數，利用該增益系數減小風機端口阻抗的相角值，完成次同步振蕩抑制。

進一步地，步驟(2)的具體實現方式為：

(21)根據風機狀態空間模型的參與因子分析，建立雙饋風機用于分析次同步振蕩問題的簡化數學模型；

(22)基于風機實際運行參數，計算出雙饋風機端口阻抗的幅值和相角|Z_DFIG(ω)|和θ_DFIG(ω)；